191524. lajstromszámú szabadalom • Nagy terhelhetőségű réz/réz-szulfát elektród
1 191 524 2 A találmány tárgya földben elhelyezhető réz/réz-szulfát referens elektród, amely a talajban elhelyezett fémszerkezetek automatikus rendszerű katódos védelménél lehetővé teszi a fémszerkezet potenciáljának pontos meghatározását, valamint vezérlőelektródként való alkalmazását. A találmány szerinti elektród a földbe fektetett csővezetékek, berendezések stb. korrózió elleni védelménél alkalmazható referenciapontként. A katódos védelem elektrokémiai korrózióvédelmi eljárás, amelyben a fémszerkezet védettségét immunis állapotot biztosító katódos polarizálással valósítják meg. A katódos védelemhez szükséges energia külső, illetve belső áramforrással biztosítható. Belső áramforrású rendszernél a védelemhez szükséges energiát a védőanód oldódásakor felszabaduló kémiai energia fedezi. Külső áramforrású rendszernél a védelem energiaigényét külső áramforrásból kell biztosítani. A védőáramot egyenirányítón keresztül táplálják a védendő szerkezetbe oly módon, hogy a negatív pólus a védendő szerkezetre, a pozitív pólus pedig az elektrolitban (talajban) célszerűen elhelyezett anődra van csatlakoztatva. Az anód, illetve az anódrendszer elhelyezése olyan, hogv a védendő fémszerkezet felületén a polarizációhoz szükséges áramsűrűség eloszlása a legkedvezőbb legyen. A külső áramforráséi katódos védelmi rendszernél a túlvédelcm és az energiatakarékossági szempontok figyelembevételével olyan automatikus áramforrásokat alkalmaznak, amelyek a védendő szerkezet potenciáljának mérésével mindig a védelem szempontjából legoptimálisabb viszonyokat teremtik meg a betáplált energia segítségével. Az automatikus rendszer megvalósításának alapfeltétele egy olyan stabil referenciapont, amelyhez, képest mindig pontosan meghatározható a védendő szerkezet pillanatnyi potenciálja. A gyakorlatban referenciapontként réz/réz-szulfát elektródot használnak. Ezen elektróddal szemben támasztott műszaki követelmények igen magasak, pl. hosszú élettartam, potenciálstabilitás stb. A jó minőségű szabályozás érdekében a refercnseiektród-védett szerkezetrendszernek, mint galvánelemnek áramot kell szolgáltatnia a mérőkörben. Az áram teljesítményének elegendőnek keli lennie a szabályozókor meghajtásához úgy, hogy közben a referens elektród potenciálja jelentősen ne változzék meg. Ezen áram nagysága a szabályozókor bemenő ellenállásától függ. A mai gyakorlatban a kis teljesítményű referens elektródok miatt nagy H^menő ellenállású szabályozórendszereket kell építeni, aminek építési költsége magas. A bemenő ellenállás csökkentésével csökkennek az építési költségek, ami azonban a mérési pontosság, illetve az automatikus katódos védelem minőségének rovására megy. A megoldást egy olyan nagy terhelhetőségű, hosszú élettartamú, stabil potenciálú elektród képviselheti, amely a felsorolt követelményeken kívül egyszerűen és olcsón gyártható. Ilyen, automatikus védelemben is jól használható réz/réz-szulfát elektródról számolnak be ZORIN és munkatársai (Korrozija: Zascsita 5. 20-21., 1979) „Stacionárius tartós referens elektród katódos védelemhez” című cikkükben. Az elektród, 9 kg-os, 160x300 mm-es méretével viszonylag nagy terhelhetőségre enged következtetni, továbbá kielégíti a hosszú élettartamra, a potenciál talaj- és kóboráram-függetlenségre vonatkozó kritériumokat, azonban hátránya, hogy töltete bentonitot tartalmaz, amelynek minősége a lelőhelytől függően változik még utókezelés esetén is. A potenciál stabilitására tág határt szab meg (±30 mV), ami a jelenlegi követelményeket nem elégíti ki. Az elektród fala gipszből készült, ami a talajban uralkodó nedvességviszonyok között (8-24 tömeg%) mállik, ennek következtében előbb-utóbb az elektródtöltőanyag ki van téve annak, hogy a talajban lévő ionok behatolnak a töltetbe és az ott lejátszódó kémiai reakciók következtében az elektród potenciálját jelentősen és tartósan megváltoztatják. Az utóbbi probléma megoldására K. N. Afonszkij és munkatársai „Automatikus katódállomás elektródjának kidolgozása és vizsgálata” (Korrozija i Zascsita /„ 1979., 17—19.) dolgozatukban gipsz- és kerámiaházakat vizsgáltak és a kerámiát tartották szerkezeti szempontból megfelelőbbnek. Az elektród elkészítésénél ötfajta bentonitot vizsgáltak meg, amelyek közül a Kara-Csuhur-ből származót választották ki. Ebből is látható, hogy a bentonit minősége erősen függ a lelőhelytől. Feltétlenül figyelembe veendő, hog a töltőmassza adalékaként 3 tömeg0/« nátrium-kíorídot használnak a gyors potenciálbeállás érdekében, azonban a kloridion réz-szulfátos környezetben maradandó változást okoz a fém rézfelületén. Ez az említett munkából nem derül ki, ugyanis az elektród potenciálját olyan grafikonon ábrázolták, amelyről csak 20-30 mV-os hibával olvasható le a pillanatnyi potenciál értéke. A Corrosion Prevention and Control folyóiratban (4., 26., 1979., 25.) számolnak be egy a NAPEL cég által gyártott elektródról, „Tartós referens elektród” (Permanent reference elektróda) címmel. A rövid ismertető szerint az elektródot hengeres terracotta edényben helyezték el, ami képes biztosítani a hosszú élettartamot. Az elektród töltete réz-szulfát kristályokat tartalmaz, aminek higroszkópos volta biztosítja a nedvesség-utánpótlást a talajból, azonban csak a kristályvíz nélküli réz-szulfát higroszkópos. A réz-szulfát a kristályvíz felvétele után elveszti higroszkópos tulajdonságát. A kristályvíz viszont kémiailag olyan erősen kötődik a kristályszerkezethez, hogy képtelen ellátni az elektród működésében a víz áramvezető szerepét. Hazai viszonylatban a Korróziós Figyelő 1971. évi számában a 277. oldalon „Új eszközök a talajba fektetett csővezetékek katódos védettségének értékeléséhez” címmel Barta Sándor és Hargittai Péter mutatja be a KKV (Siófok( által gyártott elektródot, amelynek töltőanyagát keményítővel kocsonyásították. A leirat szerint az elektród évekig megtartja az elektrolitot, azonban a gyakorlatban szerzett tapasztalatok szerint az elektród hamar kiszá-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
